Regenerationsbiologie

Regenerationsbiologie ist das interdisziplinäre Forschungsfeld, das die Ursachen, Mechanismen und Grenzen der Regeneration in Lebewesen untersucht. Ziel ist es zu verstehen, wie Gewebe und Organe ersetzt oder erneuert werden, um Funktionsverlust zu verhindern oder zu heilen. Dabei wird zwischen vollständiger Regeneration und begrenzter Regeneration unterschieden, einschließlich der Wundheilung.

Kernprozesse umfassen die frühe Reaktion auf Verletzungen, Dedifferenzierung oder Reprogrammierung von Zellen, die Bildung eines Blastemas, proliferative Zellteilungen sowie anschließende Differenzierung und Musterbildung, die der ursprünglichen Geometrie entsprechen. Signale aus dem Umgebungskontext, wie Wnt-, FGF-, Hedgehog-, BMP- und Notch-Wege, zusammen mit der extrazellulären Matrix, Immunzellen und Entzündungsprozessen, steuern diese Abläufe.

Modelle in der Regenerationsbiologie reichen von Planarien, Hydra und Salamandern bis zu Zebrabärbling- und anderen Fischmodellen. Beim Menschen und anderen Säugetieren ist die Regenerationsfähigkeit oft eingeschränkt, sodass Wundheilung häufig Narbenbildung zeigt; dennoch zeigen Leberregeneration und einige Knochenstrukturen Regenerationspotenziale. Forschung nutzt Genetik, Zelllinien, Einzelzelltranskriptomik, Zelllinienlinienführung, Bildgebung und rechnerische Modelle, um Mechanismen zu verdauen und vorherzusagen.

Anwendungen zielen auf regenerative Medizin, Gewebe- und Organersatz, Zelltherapien und Verbesserungen von Heilungsprozessen ab. Zu den Herausforderungen zählen das begrenzte Regenerationspotenzial des Menschen, die Komplexität von Gewebearchitektur, ethische Überlegungen sowie die Translation aus Modellen in klinische Anwendungen.

Historisch reicht die Regenerationsbiologie von Beobachtungen in einfachen Organismen bis zu modernen molekularen Ansätzen; sie bleibt ein aktives, interdisziplinäres Feld.